Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 6.1: Đĩa từ

10/12/2017 1 ĐĨA TỪ 1 Đĩa từ • Đĩa từ là loại thiết bị lưu trữ dữ liệu bằng từ tính • Do dung lượng thấp và mức độ an toàn dữ liệu không cao nên đĩa mềm cho đến nay không còn được sử dụng nhiều. Đĩa cứng Đĩa mềm 10/12/2017 2 2 Chức năng của đĩa cứng • Đĩa cứng có hai chức năng chính: – Lưu trữ dài hạn các tập tin – Làm bộ nhớ ảo hỗ trợ cho bộ nhớ trong • Đĩa cứng chứa hệ điều hành và các chương trình chạy trên nó. • Đĩa cứng còn lưu các thông tin quan trọng của người sử dụng. 3 Cấu tạo của đĩa cứng • Các tấm đĩa từ lưu dữ liệu (khoảng từ 1 – 4). • Động cơ và trục quay truyền động cho đĩa. • Cần di chuyển và đầu từ đọc/ghi dữ liệu. • Các mạch điều khiển động cơ/xử lý dữ liệu. 10/12/2017 3 4 Cấu tạo của đĩa từ • Các tấm đĩa quay với tốc độ rất cao, khoảng từ 3600 đến 15000 vòng trên phút (rpm – Revolutions Per Minute). Tốc độ quay càng cao thì ổ cứng làm việc càng nhanh. • Có bán kính từ 1,3 – 8 inch. • Mỗi đĩa có hai mặt, mỗi mặt được gọi là một head. • Các đầu từ di chuyển rất sát bề mặt mỗi head để đọc/ghi dữ liệu. • Đĩa được chia ra làm nhiều đơn vị nhỏ hơn để dễ quản lý: sector, cluster, track, cylinder. 4 Cấu tạo của đĩa từ (tt) Track : Là các rãnh tròn đồng tâm trên bề mặt đĩa Cylinder : gồm các track cùng bán kính Sector : Là một phần của track Cluster : Là một nhóm các sector • Dữ liệu lưu trên đĩa cứng theo từng sector. Đây là lý do tại sao HĐH windows có hai trường size và size on disk cho mỗi file. • 1 sector = 512 byte 10/12/2017 4 4 Cấu tạo của đĩa từ (tt) • Dữ liệu lưu trên đĩa cứng phải theo một định dạng nào đó thì hệ điều hành mới hiểu được. • Các thông số (số byte của mỗi sector, số sector trong 1 cluster, số sector trong một track) phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công nghệ, định dạng, dung lượng... • Một số định dạng đĩa cứng: – FAT (File Allocate Table) gồm có FAT12, FAT16, FAT32 – NTFS (New Technology File System) có nhiều phiên bản – Ext (Extend File System) gồm có Ext2, Ext3, Ext4 • Có hai công nghệ ghi file lên đĩa là ghi với mật độ đều và ghi với mật độ không đều. 4 Cấu tạo của đĩa từ (tt) • Công nghệ ghi với mật độ không đều thì số lượng sector/1 track sẽ như nhau với mọi track. Như vậy thì sector của track xa tâm sẽ có mật độ dữ liệu thấp hơn sector của track gần tâm. • Công nghệ ghi với mật độ đều thì mật độ dữ liệu như nhau trên mọi sector nên sẽ ghi được nhiều dữ liệu hơn. 10/12/2017 5 5 Đĩa cứng • Tốc độ đọc/ghi của ổ cứng phụ thuộc vào tốc độ quay của đĩa từ, số lượng đĩa từ, dung lượng bộ đệm và công nghệ chế tạo. • Vì tốc độ đọc/ghi trên ổ cứng chậm hơn nhiều so với tốc độ làm việc của CPU nên: – thường ổ đĩa đọc dữ liệu nhiều hơn số dữ liệu cần đọc để dự phòng. – Dữ liệu đọc từ đĩa cứng sẽ được lưu tạm ở bộ đệm đĩa cứng trước khi chuyển tới RAM để CPU xử lý. • SMART: – công nghệ tự động giám sát và báo cáo các hư hỏng của đĩa cứng – được tích hợp vào hầu hết các loại đĩa cứng hiện nay. 6 Một số thông số của đĩa cứng • Dung lượng: Thường tính bằng đơn bị Gigabyte hoặc Terabyte. Nhà sản xuất thường lấy 1GB = 1000MB trong khi các chương trình máy tính lại lấy 1GB = 1024MB. • Tốc độ quay của đĩa từ: rpm (Round Per Minute) - số vòng quay trong một phút. • Chuẩn giao tiếp: Chuẩn thông dụng hiện giờ là SATA, ATA đã không còn sử dụng phổ biến nữa. • Dung lượng bộ đệm: Dung lượng của bộ đệm lưu dữ liệu trước khi chuyển đến RAM. • Thời gian làm việc tin cậy, tốc độ truyền dữ liệu, kích thước, điện năng, độ chống shock. 10/12/2017 6 7 Công nghệ mới cho đĩa cứng • Từ tháng 1/2011, các hãng sản xuất đĩa cứng sẽ áp dụng công nghệ mới có tên Advanced Format, mang đến một sự thay đổi lớn cho công nghệ đĩa cứng tương lai. • Cung từ (sector) là đơn vị lưu trữ nhỏ nhất trong ổ đĩa cứng. Từ thuở sơ khai cách đây khoảng 30 năm, khi máy tính còn dùng hệ điều hành (HĐH) DOS, ổ đĩa cứng đã được định dạng thành những sector có kích thước 512 byte. 7 Công nghệ mới cho đĩa cứng(tt) • Việc chia thành các sector 512 byte hữu dụng với ổ đĩa cứng có dung lượng vài megabyte (MB) trước đây. Nhưng với sự phát triển của công nghệ, dung lượng của ổ đĩa cứng ngày nay lên đến hàng terabyte (TB), và định dạng sector 512 byte của ổ đĩa cứng hiện nay đã cho thấy những mặt hạn chế, gây lãng phí dung lượng lưu trữ. • Để khắc phục vấn đề này, Hiệp hội quốc tế về thiết bị và vật liệu ổ đĩa IDEMA (International Disk Drive Equipment and Materials Association) và các hãng sản xuất đĩa cứng hàng đầu đã đưa ra công nghệ Advanced Format (định dạng cao cấp), nhằm nâng dung lượng mỗi sector từ 512 byte lên thành 4.096 byte (4KB). 10/12/2017 7 7 Công nghệ mới cho đĩa cứng(tt) • Việc sử dụng Advanced Format, định dạng mới với các sector 4KB sẽ giúp tiết kiệm dung lượng ổ cứng nhiều hơn, giảm không gian lãng phí khoảng 8 lần, hiệu suất cũng sẽ được nâng lên 7-11%. Đồng thời, công nghệ Advanced Format cũng giúp cải tiến việc sửa lỗi theo khối đến 50% thông qua việc sử dụng đoạn mã ECC lớn hơn. • Tuy nhiên AF còn bị ảnh hưởng bởi Hệ Điều Hành. Theo Seagate, ổ đĩa cứng công nghệ AF mới nhưng chạy HĐH cũ thì tốc độ sẽ chậm hơn. • Để hỗ trợ cho người dùng muốn sử dụng ổ cứng công nghệ AF mới trên HĐH Windows XP, WD đã cung cấp phần mềm WD Align (tải xuống tại wdc.com) cho phép các ổ đĩa theo chuẩn mới hoạt động với hiệu năng tối đa trên Windows XP.